激光原理与技术习题解答

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1、1.2(1)一质地均匀的材料对光的吸收为0.01mm-1,光通过长10cm的材料后,出射光强为入射光强的百分之几?(2)一光束通过长度为1m的均匀激活的工作物质,如果出射光强是入射光强的两倍,试求该物质的增益系数?解:(1)(2)1.4设一光子的波长为λ=5×10-1μm,单色性△λ/λ=10-7,试求光子位置的不确定量△x。若光子的波长变为5×10-4μm(X射线),和5×10-8μm(γ射线),则相应的△x又是多少?解:1.7如果工作物质的某一跃迁波长为100nm的远紫外光,自发跃迁几率A10等于106S-1,试问:(1

2、)该跃迁的受激辐射爱因斯坦系数B10是多少?(2)为使受激跃迁几率比自发跃迁几率大三倍,腔内的单色能量密度ρ应为多少?解:(1)(2)1.10(1)一光束入射到长为10cm,增益系数为0.5cm-1的工作物质中,求出射光强对入射光强的比值;(2)一初始光强为I0波长为λ的光束入射到长为l的工作物质中,如果它的增益系数为,式中A和k为常数。试求从工作物质出射的光强I的表达式。解:(1)(2)2.6证明:当,时,该腔是非稳定;仅当时,该腔是临界腔R3R2R1L1L2证明:根据光线传播的轨迹,总的坐标变换为:L解得:{当,时,该腔

3、是非稳定腔1)当时,2)该腔是临界腔2.13激光入射到F-P腔中,其输出由光电二极管接收,这时输出电压正比于激光功率,得到如图的电压波形,试求:1)波长;2)腔长;3)光子的寿命τR;4)若腔内充满增益系数为G的介质,为得到振荡,G应为多少?125MHZ2.5MHZ5×1014HZν解:1)3)4)2)2.20考虑一台氩离子激光器,其对称稳定球面腔的腔长L=1m,波长λ=0.5145μm,腔镜的曲率半径R=4m,试计算基模光斑尺寸和镜面上的光斑尺寸。解:2.28设对称双凸非稳定腔的腔长L=1m,腔镜的曲率半径R=-5m,试求

4、单程和往返功率损耗率。解:2.35考虑一虚共焦非稳定腔,工作波长λ=1.06μm,腔长L=0.3m,等效菲涅耳数Neq=0.5,往返损耗率δ=0.5,试求单端输出时,镜M1和M2的半径和曲率半径。解:a为输出端半径复习提纲氦氖激光器的能级图;谱线竞争;工作的激发原理;举出几种可调谐激光器;染料激光器的三重态影响以及如何克服?调Q和锁模技术的基本原理;两种技术在脉宽范围上的差异?均匀增宽与非均匀增宽的区别;用兰姆凹陷法如何实现稳频?选模方法证明稳定腔、临界腔的边界条件增益系数激光冷却、激光操纵微粒的基本原理谐振腔的损耗、Q值、

5、光子寿命虚共焦非稳定腔的功率损耗、等效菲涅耳数与曲率半径的选择

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